沖壓工藝與模具設(shè)計課程大綱

《沖壓工藝與模具設(shè)計》課程教學(xué)大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：沖壓工藝與模具設(shè)計英文名稱：SheetMetalFormingTeclmologyandDieDesign二、課程編碼及性質(zhì)課程編碼：0842091課程性質(zhì)：選修課三、學(xué)時與學(xué)分總學(xué)時：32學(xué)分：2.0四、先修課程機械設(shè)計、材料成形工藝、金屬學(xué)及熱處理、材料力學(xué)和材料成形原理等五、授課對象本課程面向材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)，也可以供材料科學(xué)與工程專業(yè)和電子封裝技術(shù)專業(yè)學(xué)生選修。六、課程教學(xué)目的（對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的貢獻和作用）本課程是第七學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)模塊選修課。其主要教學(xué)目的包括：1、掌握金屬板料冷沖壓的變形性質(zhì)和成型規(guī)律以及冷沖壓模具設(shè)計的方法；2、把握沖壓工藝與模具設(shè)計的發(fā)展前沿，掌握其發(fā)展特點；3、掌握沖壓成形的各種方法及其特點，具有根據(jù)復(fù)雜問題的特性進行獨立編制工藝規(guī)程和設(shè)計沖壓模具的能力；4、掌握沖壓成形的規(guī)律與知識，具備分析和解決沖壓生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的復(fù)雜工程問題的能力。

表1課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求及其指標點本課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求1:工程知識能夠?qū)?shù)學(xué)、臼然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決夏雜工程問題。1.1掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識。1.2掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識。1.3掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識。1.4掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的工程檢測與控制基礎(chǔ)知識。1.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題。畢業(yè)要求2；問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程數(shù)學(xué)基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。如：復(fù)雜的模具設(shè)計。2.2能夠應(yīng)用物理、化學(xué)基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：物理綜合實驗。2.3能夠應(yīng)用力學(xué)基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：工程力學(xué)綜合實驗。2.4能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：工程控制實驗中的建模與分析。畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案能夠設(shè)計針對復(fù)雜工程時題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等因素。3.1了解機械工程、材料成型及控制工程問題特征，掌握解決復(fù)雜工程問題的設(shè)計方法。3.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設(shè)計（開發(fā)）針對復(fù)雜材料成型及控制工程問題的解決方案，具備設(shè)計（開發(fā)）滿足特定材料成型及控制工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。3.3在設(shè)計（開發(fā)）過程中，具有追求材料成型及控制工程復(fù)雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領(lǐng)域。課程目標3、課程目標4畢業(yè)要求5研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1掌握材料熱加工成形原理及特點，能夠采用科學(xué)方法，具備合理設(shè)計材料成型及控制工程（模具）復(fù)雜實驗、開展科學(xué)研究的能力。4.2掌握材料成型及控制工程原理及主要工藝，能夠采用科學(xué)方法，正確構(gòu)建并實施材料成型及控制工程綜合實驗，得出正確結(jié)果的能力。4.3能正確使用和處理實驗數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復(fù)雜的材料成型及控制工程實驗結(jié)果進行正確分析能力。4.4了解常見的材料成型及控制工程常用設(shè)備、實驗儀器及實驗方法，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進行測控和維護的能力。

畢業(yè)要求及其指標點本課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。5.2了解材料成型及控制工程專業(yè)重要資料來源及獲取方法。課程目標1、課程目標25.3具備應(yīng)用各類文獻、信息及資料進行復(fù)雜材料成型及控制工程實踐的能力。5.4掌握復(fù)雜材料成型及控制工程問題的預(yù)測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會能夠基于工程相關(guān)背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程時題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響,并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.1了解與工程相關(guān)的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價工程實踐對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解材料成型及控制工程專業(yè)特點及其對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價復(fù)雜成型及控制工程問題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認識材料成型及控制工程各種復(fù)雜工藝對于客觀世界和社會的影響，理解并能夠承擔(dān)的相應(yīng)工程和社會責(zé)任。課程目標3、課程目標4畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價針對復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解材料成型及控制工程的專業(yè)特征、學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢，正確認識本專業(yè)對于社會發(fā)展的重要性。7.2能正確理解和評價材料成型及控制工程復(fù)雜問題實施對環(huán)境保護及社會可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復(fù)雜的材料成型及控制工程的實際問題中，能夠正確理解并考慮工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標3、課程目標4畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.1具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學(xué)發(fā)展道路以及個人的做人規(guī)范，具有較高的社會責(zé)任感。8.3在工程實踐中，理解工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)責(zé)任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質(zhì)和良好的心理素質(zhì)，能較好地履行責(zé)任。畢業(yè)要求9：個人和團隊能夠在多學(xué)科背里下的團隊中承擔(dān)個體、團隊成員以及負責(zé)人的角色。9.1具備較寬廣的本學(xué)科基礎(chǔ)知識和較高的個人素質(zhì)，能夠在多學(xué)科背景下，承擔(dān)個人及團隊成員的作用。9.2具備良好的團隊協(xié)作精神，善于和團隊其它成員協(xié)作、互補、交往。9.3能夠承擔(dān)團隊負責(zé)人角色，具備綜合團隊成員意見和建議，進行合理決策之領(lǐng)導(dǎo)能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，具有較強的業(yè)務(wù)溝通能力與競爭能力。畢業(yè)要求及其指標點本課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。10.3能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫報告、設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令，就復(fù)雜的專業(yè)工程問題進行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11:項目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.1了解機械及材料工程管理和經(jīng)濟決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法。11.2具備應(yīng)用工程管理和經(jīng)濟決策知識實踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領(lǐng)導(dǎo)能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達自己的想法。113具有較強的綜合歸納能力，能在多學(xué)科環(huán)境中加于應(yīng)用。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)具有臼主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。12.1對終身學(xué)習(xí)的重要性，有臼覺的意識和正確的認識。12.2能夠采用合適的方法，自我學(xué)習(xí)、提高的能力。12.3能夠適應(yīng)社會進步與發(fā)展，與時代同步。七、教學(xué)重點與難點教學(xué)重點：1）沖壓制件的種類眾多，成形方法各異，本課程以介紹沖壓工藝與模具為主體、以講述兩者如何設(shè)計為重點；2）在全面了解與掌握沖壓成形的材料原理及力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)沖裁、彎曲、拉深等典型沖壓成形工藝及其模具的設(shè)計；3）重點學(xué)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容包括：第3章“沖裁”（8學(xué)時）、第4章“彎曲”（4學(xué)時）、第5章“拉深”（6學(xué)時）、第6章“其他沖壓成形工藝”（6學(xué)時）。教學(xué)難點：1）沖壓工藝與模具設(shè)計是實踐性極強的課程之一，本課程將密切結(jié)合學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計、實驗課等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生對沖壓成形工藝及模具的認識及設(shè)計能力，提高授課質(zhì)量與效果。2）通過本課程學(xué)習(xí)，要求掌握各種典型沖壓成形工藝的變形特點、應(yīng)用范圍、質(zhì)量控制方法等，具備合理設(shè)計沖壓工藝及模具的實踐能力。八、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：（1）采用現(xiàn)代化教學(xué)方法（含PPT演示，工藝動畫，視頻資料等），講授各類沖壓工藝的變形特點及應(yīng)用領(lǐng)域，以提高教學(xué)效果及效率；（2）采用課堂教學(xué)與學(xué)生PPT匯報、交流討論等方式，進行課堂互動，吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教學(xué)手段：（1）以常見的、典型沖壓工藝為講解對象，深入分析成形工藝變形特點及模具結(jié)構(gòu)特點，使學(xué)生具備設(shè)計滿足特定沖壓需求的工藝和模具的能力；（2）結(jié)合本專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)單位的沖壓工藝及模具設(shè)計實際，有的放矢地做好課堂教學(xué)中的展示教學(xué)（借助圖片、影像等手段）；再結(jié)合必要的實驗教學(xué)與實踐環(huán)節(jié),加深學(xué)生對沖壓成形工藝與模具的理解與掌握,提高授課質(zhì)量與效果。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排（1）總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時的總體安排，如表2所示。表2基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排序號課程內(nèi)容課堂（學(xué)習(xí)、討論）學(xué)時課外（準備、復(fù)試、實踐）學(xué)時1沖壓成形的特點與基本規(guī)律202沖壓用原材料與板材沖壓性能203沖裁804方曲405拉深606其他沖壓成形工藝607大型覆蓋件的成形工藝及模具設(shè)計208多工位精密級進模設(shè)計20（2）具體內(nèi)容各章節(jié)的具體內(nèi)容如下：第1章沖壓成形的特點與基本規(guī)律（2）沖壓成形的特點沖壓成形的毛坯的分析3沖壓變形的分類沖壓成形趨向性及其控制沖壓變形中的應(yīng)力沖壓成形中的破壞沖壓成形的起皺沖壓成形的研究方法第2章沖壓用原材料與板材沖壓性能(2)沖壓用原材料2板材沖壓性能及其鑒定方法2.3板材的硬化特性與沖壓性能的關(guān)系第3章沖裁(8)沖裁過程沖裁間隙3沖裁毛刺4精密沖載3.5沖裁力6沖裁工藝與模具設(shè)計實例第4章彎曲(4)1彎曲變形的特點彎矩的計算彎曲變形時的彈復(fù)4模具壓彎5拉彎4.6彎曲工藝及模具設(shè)計實例第5章拉深(6)拉深變形過程分析圓筒形件拉深的力學(xué)分析3盒形件的拉深4拉深工藝及模具設(shè)計實例第6章其他沖壓成形工藝（6）1曲面成形機理球面形狀零件的成形淺圓錐形件的一次成形深圓錐形件的成形5平面翻邊曲面翻邊曲面形狀零件成形工藝及模具設(shè)計實例第7章大型覆蓋件的成形工藝及模具設(shè)計（2）概述覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點3覆蓋件沖壓成形設(shè)計工藝覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計第8章多工位精密級進模設(shè)計（2）多工位精密級進模的排樣設(shè)計多工位精密級進模主要零部件的設(shè)計3多工位精密級進模的安全保護多工位精密級進模自動送料裝置多工位精密級進模的典型結(jié)構(gòu)（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)〉：第1章思考題：1、沖壓成形的特點有哪些？2、沖壓成形趨向性及其控制方法？3、論述典型拉深過程的應(yīng)力分布狀況？4、沖壓成形中的破壞形式有哪些？其產(chǎn)生原因是什么？第2章思考題：1、影響金屬塑性和變形抗力的因素有哪些?2、說明屈服條件的含義，并寫出其條件公式。3、什么是材料的力學(xué)性能？材料的力學(xué)性能主要有哪些？4、什么是加工硬化現(xiàn)象？它對沖壓工藝有何影響？5、什么是板厚方向性系數(shù)？它對沖壓工藝有何影響？6、什么是板平面各向異性指數(shù)△Y?它對沖壓工藝有何影響？7、如何判定沖壓材料的沖壓成形性能的好壞？第3章思考題：1、什么是沖裁工序？它在生產(chǎn)中有何作用？2、沖裁的變形過程是怎樣的？3、普通沖裁件的斷面具有怎樣的特征？這些斷面特征乂是如何形成的?4、什么是沖裁間隙？沖裁間隙對沖裁質(zhì)量有哪些影響？5、沖裁模的凸模、凹模采用分開加工有什么特點？6、如何確定分開加工時凸模、凹模的刃口尺寸？7、如何確定配合加工時凸模、凹模的刃口尺寸？8、降低沖裁力的措施有哪些？9、什么是沖模的壓力中心？確定模具的壓力中心有何意義？10、什么叫搭邊？搭邊有什么作用？11、怎樣確定沖裁模的工序組合方式？12、怎樣選擇凸模材料？13、什么條件下選擇側(cè)刃對條料定位？14、什么情況下采用雙側(cè)刃定位？15、凸模墊板的作用是什么？如何正確的設(shè)計墊板？16、常用的卸料裝置有哪幾種？在使用上有何區(qū)別？17、卸料板型孔與凸模的關(guān)系是怎樣的？18、什么是順裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模？19、什么是帶齒圈壓板的精沖法？20、什么是齒圈壓板？精沖模中的齒圈壓板有何作用？21、精沖工藝對壓力機有哪些特殊要求？第4章思考題:1、彎曲變形的過程是怎樣的？2、彎曲變形有何特點？3、什么是最小相對彎曲半徑？4、影響最小相對彎曲半徑的因素有哪些？5、影響板料彎曲回彈的主要因素是什么？6、彎曲工藝對彎曲毛坯有什么特殊要求？7、彎曲模的設(shè)計要點是什么？8、常用彎曲模的凹模結(jié)構(gòu)形式有哪些？9、如何設(shè)計U形件彎模的結(jié)構(gòu)？第5章思考題：1、拉深變形的特點？2、拉深的基本過程是怎樣的？3、拉深過程中材料的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)是怎樣的？4、什么是拉深的危險斷面？它在拉深過程中的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)如何？5、什么情況下會產(chǎn)生拉裂？6、試述產(chǎn)生起皺的原因是什么？7、影響拉深時坯料起皺的主要因素是什么？防止起皺的方法有哪些？8、什么是拉深系數(shù)？拉深系數(shù)對拉深有何影響？9、影響拉深系數(shù)的因素有哪些？10、為什么有些拉深件必須經(jīng)過多次拉深？11、采用壓邊圈的條件是什么？12、盒形件拉深時有何特點？13、拉深過程中工件熱處理的目的是什么？14、拉深過程中潤滑的目的是什么？如何合理潤滑？15、拉深過程中工件為什么要進行酸洗？酸洗的工藝過程是怎樣的？第6章思考題：1、什么是脹形工藝？有何特點？2、脹形的方法有哪兒種？3、什么是孔的翻邊系數(shù)K?影響孔極限翻邊系數(shù)大小的因素有哪些?4、什么是縮口？縮口有何特點？5、什么是校形？校形的作用是什么？6、校形工藝的特點是什么？7、什么是局部起伏成形？有何特點？第7章思考題：1、汽車上的哪些件是覆蓋件？2、覆蓋件的成形工序有哪些？3、大型覆蓋件零件有何特點？4、大型覆蓋件零件的拉深有何特點？5、汽車覆蓋件拉深模具有何特點？6、如何確定大型覆蓋件模具的拉深方向？7、什么是拉深筋？8、覆蓋件模具中拉深檻（拉深筋）的作用是什么？9、大型覆蓋件中的工藝切口的作用是什么？10、如何沖裁工藝切口？11、工藝切口的布置原則是什么？第8章思考題：1、在哪些沖壓生產(chǎn)中必須采用精密級進模？2、對精密模具中的易損零件有什么要求？3、精密級進模的排樣設(shè)計有何意義？4、什么叫載體？5、精密級進模對模座有什么要求？6、凹模結(jié)構(gòu)有哪些類型？7、螺孔和銷孔與刃口之間的距離一般怎樣確定？8、條料定位裝置有哪幾種？9、導(dǎo)正銷的安裝位置如何確定？10、導(dǎo)正銷的使用有那些要求？11、精密級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計有哪些基本要求？12、精密級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計有哪些要點？討論（思考題及作業(yè)）